随着经济发展，城镇化、工业化进一步推进，土地利用结构变化的速度和幅度大幅提高，土地利用变化已成为地球系统研究的热点。区域土地利用变化的研究对保护耕地、明确土地利用情况、调整土地利用结构、制定土地政策具有重要意义。本文以吐鲁番市为例，应用GIS空间分析，引入景观生态学，深入研究吐鲁番市土地利用变化过程。以土地利用转移矩阵为基础，构建土地利用净变化量、交换变化量、总变化量的计算方法，分析土地利用的数量变化以及空间变化；计算随机条件下土地利用类别间相互转换理论面积百分比，分别从新增和减少两个方面对比实际转换量与理论转换量，发掘土地利用转化规则；计算土地利用在类型水平和景观水平两个层次上的景观指数，全面分析吐鲁番市土地利用景观空间格局特征和演变过程，对吐鲁番市土地利用景观格局变化的驱动力进行研究。研究结果表明：（1）吐鲁番市独特的自然地理环境决定其土地利用格局；水资源决定绿洲规模；矿产资源决定工矿用地分布和规模；（2）水资源匮乏，严重制约土地开发的规模；土地生态环境治理压力大；土地利用结构不尽合理，利用水平不高；土地利用的生态环境较恶劣，治理任务艰巨；土地利用过程中未能充分突出其区位和资源优势。（3）吐鲁番市林地、城镇用地以净变化为主导，其变化主要表现为数量的增减。耕地、园地、草地、农村居民点用地及工矿用地以交换变化为主导，其变化主要表现为空间位置的转移。其他用地的净变化与交换变化相当。（4）通过比较吐鲁番市各土地利用类别间实际发生面积转换百分比与其理值转换值，发现了吐鲁番市某些看起来不明显，却具有很大转化优势的土地利用转换，深入发掘了吐鲁番市土地利用转换规则，更加清晰地判断吐鲁番市土地利用变化的系统过程。（5）吐鲁番市的自然环境决定其景观均匀度处于中下水平；研究区小斑块个数增加，景观被边界割裂的程度提高，优势斑块连接度降低，景观的破碎化程度提高，其主要原因是人类干扰导致大的斑块被切割为小的斑块；研究区景观斑块各类型间相邻的类型有减少的趋势，接壤的景观类型丰富度有所下降。景观分离度也减小，景观类型的分布复杂度降低，造成这些变化的主要原因是近些年来实施退耕还林政策，土地利用合理规划，土地整治，生态环境治理工程等，土地利用走上了由无序向有序、粗放到集约的过渡。